Upload
dobao
View
238
Download
0
Embed Size (px)
Citation preview
PROPOSAL METODE PENELITIAN(HMKK538)
PENGARUH VARIASI HAMBATAN DAN TEGANGAN LISTRIK PADA KOIL TERHADAP KERJA MOTOR BENSIN 4 LANGKAH
DISUSUN OLEHANDRIE YEREMIA MARCHELINO SIMANJUNTAK
(H1F114059)
PROGRAM STUDI S-1 TEKNIK MESINFAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS LAMBUNG MANGKURATBANJARBARU
2016
TERIMAKASIH KEPADA
KATA PENGANT
Rektor Universitas Lambung Mangkurat
Prof. Dr. H. Sutarto Hadi, M.Si., M.Sc
Wakil Rektor Bidang Perencanaan, Kerjasama dan Humas
Prof. Dr. Ir. H. Yudi Firmanul Arifin, M.Sc
Kepala Prodi Teknik Mesin
Achmad Kusairi S, ST,. MT., MM.
Mahasiswa
Andrie Y M Simanjuntak
Wakil Rektor Bidang Akademik
Dr. Ahmad Alim Bachri, SE., M.Si
Wakil Rektor Bidang Kemahasiswaan dan Alumni
Dr. Ir. Abrani Sulaiman, M,Sc
Wakil Rektor Bidang Umum dan Keuangan
Dr. Hj Aslamiah, M.Pd., Ph.d
Dosen Pengampuh
Prof. Dr. Qomariyatus Sholihah Amd. Hyp, ST, M.Kes.
Dekan Fakultas Teknik
Dr. Ing. Yulian Firmana Arifin, ST., MT
KATA PENGANTAR
Puji syukur kehadirat Tuhan Yang Maha Kuasa, yang telah memberikan rahmat dan karunia-Nya, sehingga penulis dapat menyelesaikan Proposal Metode Penelitian ini dengan judul PENGARUH VARIASI HAMBATAN DAN TEGANGAN LISTRIK PADA KOIL TERHADAP KERJA MOTOR BENSIN 4 LANGKAH. Keberhasilan dalam penyusunan Proposal Metode Penelitian ini tidak lepas dari bantuan dan kerja sama, serta dukungan dari berbagai pihak. Ucapan terima kasih Penulis haturkan kepada :1. Bapak Ach. Kusairi S, MM., MT. selaku Ketua Program Studi Teknik Mesin Fakultas
Teknik Universitas Lambung Mangkurat
2. Ibu Prof. Dr. Qomariyatus Sholihah, Amd.hyp., ST., M.Kes. selaku Dosen Pengampu
1
Proposal ini disusun untuk memenuhi persyaratan kelulusan mata kuliah
Metode Penelitian (HMKK 538) dan bisa menjadi pengetahuan serta pengenalan bagi
mahasiswa tentang dunia Konversi Energi.
Penulis menyadari bahwa dalam menyusun proposal ini masih terdapat banyak
kekurangan, untuk itu penulis mengharapkan masukan-masukan dan saran yang
sifatnya membangun. Akhirnya penulis hanya bisa berharap nantinya proposal ini bisa
bermanfaat bagi semua pihak, terutama para mahasiswa dan saya sendiri.
Banjarbaru, 20 Oktober
2016
Penulis
DAFTAR ISI
HALAMAN SAMPUL...........................................................................................i
UCAPAN TERIMAKASIH............................................................................................. ii
KATA PENGANTAR…………………………………………………………………...iii
BAB 1. PENDAHULUAN.....................................................................................1
1.1 Latar Belakang..................................................................................1
1.2 Perumusan Masalah.........................................................................2
1.3 Batasan Masalah...............................................................................2
1.4 Tujuan Penelitian..............................................................................3
1.5 Manfaat Penelitian............................................................................3
BAB 2. TINJAUAN PUSTAKA............................................................................4
2.1 Penelitian Terdahulu .......................................................................4
2.1.1 Siklus Kerja Motor Bakar 4 Langkah........................................4
2.1.2 Siklus Ideal dan Aktual Motor Bensin 4 Langkah .................... 6
2.2 Unjuk Kerja Mesin Otto ................................................................. 9
2.2.1 Torsi ....................................................................................... 9
2.2.2 Daya Efektif ............................................................................ 9
2.2.3 FC (Fuel Consumption) ........................................................... 10
2.3Sistem Pengapian ............................................................................ 10
2.3.1Sistem Pengapian CDI-AC ....................................................... 11
2.3.2 Sistem Pengapian CDI-DC ...................................................... 12
2.3.3 Proses Pembakaran Dalam Motor Bensin ................................ 13
2.4 Koil................................................................................................ 15
2.4.1Koil Standar ............................................................................. 16
2.4.2 Koil Racing ............................................................................. 16
2.5 Dinamometer .................................................................................. 17
BAB 3. METODOLOGI PENELITIAN ......................................................... 19
3.1 Metode Penelitian ........................................................................... 19
3.2 Waktu dan Tempat ......................................................................... 19
3.3 Alat dan Bahan ............................................................................... 19
3.3.1 Alat ........................................................................................ 19
3.3.2 Bahan Penelitian .................................................................... 20
3.4 Variabel Pengukuran .................................................................... 20
3.4.1 Variabel Bebas ........................................................................ 20
3.4.2 Variabel Terikat ...................................................................... 21
3.5 Prosedur Pengujian ...................................................................... 21
3.5.1 Persiapan Alat Penelitian.........................................................21
3.5.2 Tahap Penelitian ..................................................................... 21
3.6 Diagram Alir Penelitian ...............................................................................24
3.7 Skema Alat Uji ..............................................................................................25
DAFTAR PUSTAKA ………………………………………………………………….26
BAB 1PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Krisis energi merupakan salah satu masalah yang sedang dihadapi saat ini,
terutama berkenaan dengan menipisnya cadangan minyak bumi dan semakin
tingginya jumlah kendaraan bermotor, berdasarkan data penjualan sepeda motor
selama April 2010 mengalami kenaikan 18,6 persen menjadi 457.650 unit
dibanding Februari 2010 sebanyak 385.831 unit menurut Asosiasi Industri
Sepeda Motor Indonesia (AISI).
Kendaraan bermotor merupakan salah satu alat transportasi, yang
memerlukan engine sebagai penggerak mulanya, baik roda dua maupun roda
empat. Motor bakar merupakan salah satu engine yang digunakan sebagai
penggerak mula tersebut, yang merupakan suatu mesin konversi energi yang
merubah energi kalor menjadi energi mekanik. Dengan adanya energi kalor
sebagai suatu penghasil tenaga maka sudah semestinya memerlukan bahan
bakar dan sistem pembakaran yang terjadi sebagai sumber kalor tersebut. Dalam
hal ini bahan bakar yang sering digunakan pada kendaraan bermotor maupun
engine industry adalah bensin dan solar, meskipun banyak dijumpai bahan bakar
non oil, seperti coal dan gas sebagai bahan bakar alternatif. Oleh karena itu perlu
adanya pemikiran dalam mendisain suatu engine dengan efisiensi yang tinggi
(Badrawada, 2010).
Inovasi-inovasi terus dilakukan untuk meningkatkan unjuk kerja engine
hingga didapatkan kemampuan maksimumya. Salah satu perlakuan untuk
meningkatkan unjuk kerja engine dan emisi gas buang adalah dengan
memperbaiki kualitas pembakaran bahan bakar di dalam ruang bakar. Langkah
peningkatan performa khususnya perbaikan torsi yang dihasilkan oleh mesin
pada putaran rendah sampai tinggi dapat dilakukan melalui pembuatan desain
baru yang lebih baik (untuk mesin baru yang akan diproduksi) atau dengan
memberikan peralatan tambahan.
Marlindo M (2012), meneliti menggunakan CDI racing programmable dan
koil racing pada mesin sepeda motor standar. Hasil penelitian menunjukkan
1
bahwa untuk motor standar yang menggunakan CDI racing maupun koil racing
menghasilkan torsi dan daya maksimal yang lebih rendah dibanding dengan CDI
dan koil standar yaitu sebesar 9,22 hp dan 9,77 N.m. Namun untuk efisiensi rata-
rata tertinggi dihasilkan oleh koil racing sebesar 64%.
(Bell, 2006), apabila koil standar rata-rata menghasilkan tegangan antara
12 ribu hingga 15 ribu volt, maka koil racing bisa menghasilkan tegangan antara
60 ribu hingga 90 ribu volt. Tegangan listrik yang lebih besar itu, maka busi dapat
menghasilkan pijaran api yang juga lebih besar. Hasilnya adalah pembakaran
yang lebih sempurna. Koil yang baik adalah koil yang mampu menghasilkan
tegangan listrik relatif besar dan stabil pada hampir seluruh putaran mesin.
Karena itu setelah menghasilkan tegangan maksimal pada putaran mesin
tertentu, kurva tidak boleh menukik terlalu tajam. Kurva yang menukik terlalu
banyak, menunjukkan kinerja yang buruk pada putaran (RPM) tinggi. Padahal
pada putaran mesin tinggi justru dibutuhkan pembakaran yang baik.
Dari penjelasan diatas dan membandingkan data hasil dari penelitian
tentang pengaruh penggantian koil, membuat penulis ingin mengembangkannya
dan menghubungkan dengan perbandingan variasi hambatan dan tegangan
listrik, sehingga diketahui daya dan torsi maksimal.
1.2 Perumusan Masalah
1. Bagaimana pengaruh variasi besar hambatan listrik terhadap unjuk kerja
motor bensin 4 langkah;
2. Bagaimana pengaruh variasi besar tegangan listrik terhadap unjuk kerja
motor bensin 4 langkah.
3. Bagaimana cara mengubah parameter dengan mengubah luas
penampang dan jumlah gulungan.
1.3 Batasan MasalahBerdasarkan permasalahan yang telah diuraikan sebelumnya dan untuk
menghindari timbulnya penyimpangan pembahasan, maka perlu dibuat
pembatasan masalah. Batasan-batasan masalah yang perlu digunakan dalam
penulisan ini adalah :
1. Pengujian dilakukan pada satu jenis mesin yaitu mesin bensin 4 langkah
1 silinder dengan menggunakan dynamometer.
2. Tidak menjelaskan tentang spesifikasi di dalam koil;
3. Kelembaban udara dianggap konstan dan sepeda motor dianggap
standard.
1.4 Tujuan Penelitian
Penelitian ini bermaksud mengetahui dan menganalisis pengaruh
pembesaran kapasitas silinder dengan cara penggantian koil terhadap
unjuk kerja mesin 4 langkah 1 silinder dengan variasi besar hambatan dan
tegangan listrik .
Penelitian ini memiliki tujuan khusus meliputi:
1. Mengetahui unjuk kerja motor bensin bakar 4 langkah dengan variasi
hambatan dan tegangan pada koil;
2. Dengan variasi hambatan dan tegangan, diperoleh penggunaan jenis
koil yang lebih sesuai dengan karakter motor bensin 4 langkah.
3. Mengetahui parameter dengan mengubah luas penampang dan jumlah
gulungan.
1.5 Manfaat PenelitianManfaat secara khusus dari penelitian ini sebagai berikut.
1.6 Mampu meningkatkan kualitas ilmu pengetahuan, khususnya
sebagai pertimbangan penelitian tentang perbedaan variasi hambatan
dan tegangan listrik pada variasi koil untuk meningkatkan tenaga secara
maksimum.
1.7 Bagi kalangan luas dapat digunakan atau diaplikasikan terhadap
kendaraan bermotor yang dimilikinya.
BAB 2. TINJAUAN PUSTAKA
2.1. Motor Bakar Torak
Motor bakar torak merupakan salah satu jenis mesin penggerak yang
banyak dipakai. Dengan memanfaatkan energi kalor dari proses pembakaran
menjadi energi mekanik. Motor bakar merupakan salah satu jenis mesin kalor
yang proses pembakarannya terjadi dalam motor bakar itu sendiri sehingga gas
pembakaran yang terjadi sekaligus sebagai fluida kerjanya. Mesin yang bekerja
dengan cara seperti tersebut disebut mesin pembakaran dalam. Adapun mesin
kalor yang cara memperoleh energi dengan proses pembakaran di luar disebut
mesin pembakaran luar. Sebagai contoh mesin uap, dimana energi kalor
diperoleh dari pembakaran luar, kemudian dipindahkan ke fluida kerja melalui
dinding pemisah.
Keuntungan dari mesin pembakaran dalam dibandingkan dengan mesin
pembakaran luar adalah kontruksinya lebih sederhana, tidak memerlukan fluida
kerja yang banyak dan efesiensi totalnya lebih tinggi. Sedangkan mesin
pembakaran luar keuntungannya adalah bahan bakar yang digunakan lebih
beragam, mulai dari bahan bakar padat sampai bahan-bakar gas, sehingga
mesin pembakaran luar banyak dipakai untuk keluaran daya yang besar dengan
bahan bakar murah. Pembangkit tenaga listrik banyak menggunakan mesin uap.
Untuk kendaran transpot mesin uap tidak banyak dipakai dengan pertimbangan
kontruksinya yang besar dan memerlukan fluida kerja yang banyak.
2.1.1. Siklus Kerja Motor Bakar Torak 4 Langkah
Motor bakar torak bekerja melalui mekanisme langkah yang terjadi
berulang-ulang atau periodik sehingga menghasilkan putaran pada poros engkol.
Sebelum terjadi proses pembakaran di dalam silinder, campuran udara dan
bahan bakar harus dihisap dulu dengan langkah hisap. Pada langkah ini, piston
bergerak dari TMA (Titik Mati Atas) menuju TMB (Titik Mati Bawah), katup isap
terbuka sedangkan katup buang masih tertutup.
Setelah campuran bahan bakar udara masuk silinder kemudian dikompresi
dengan langkah kompresi, yaitu piston bergerak dari TMB menuju TMA, kedua
4
katup isap dan buang tertutup. Karena dikompresi volume campuran menjadi
kecil dengan tekanan dan temperatur naik, dalam kondisi tersebut campuran
bahan-bakar udara sangat mudah terbakar. Sebelum piston sampai TMA
campuran dinyalakan terjadilah proses pembakaran menjadikan tekanan dan
temperatur naik, sementara piston masih naik terus sampai TMA sehingga
tekanan dan temperatur semakin tinggi. Setelah sampai TMA kemudian torak
didorong menuju TMB dengan tekanan yang tinggi, katup isap dan buang masih
tertutup.
Selama piston bergerak menuju dari TMA ke TMB yang merupakan
langkah kerja atau langkah ekspansi. volume gas pembakaran bertambah besar
dan tekanan menjadi turun. Sebelum piston mencapai TMB katup buang dibuka,
katup masuk masih tertutup. Kemudian piston bergerak lagi menuju ke TMA
mendesak gas pembakaran keluar melalui katup buang.
Proses pengeluaran gas pembakaran disebut dengan langkah buang.
Setelah langkah buang selesai siklus dimulai lagi dari langkah isap dan
seterusnya. Piston bergerak dari TMA - TMB - TMA - TMB - TMA membentuk
satu siklus. Ada satu langkah tenaga dengan dua putaran poros engkol. Motor
bakar yang bekerja dengan siklus lenkap tersebut diklasifikasikan masuk
golongan motor 4 langkah. (Lihat gambar 2.1)
Gambar 2.1. Siklus Motor 4 Langkah
Pada motor bakar tidak mungkin mengubah semua energi bahan bakar
menjadi daya berguna. Dari gambar terlihat daya berguna bagiannya hanya 25%
yang artinya mesin hanya mampu menghasilkan 25% daya berguna yang bisa
dipakai sebagai penggerak dari 100% bahan bakar. Energi yang lainnya dipakai
untuk menggerakan asesoris atau peralatan bantu, kerugian gesekan dan
sebagian terbuang ke lingkungan sebagai panas gas buang dan melalui air
pendingin). Dapat dilihat pada gambar berikut.
Gambar 2.2 Keseimbangan Energi Pada Motor Bakar SIE
2.1.2. Siklus Ideal dan Siklus Aktual Motor Bensin 4 Langkah
Proses teoritis (ideal) motor bensin adalah proses yang bekerja
berdasarkan siklus otto dimana proses pemasukan kalor berlangsung pada
volume konstan.
Beberapa asumsi yang ditetapkan dalam hal ini adalah:
1) Kompresi berlangsung isentropis;
2)Pemasukan kalor pada volume kontan dan tidak memerlukan waktu;
3) Ekspansi isentropis;
4) Pembuangan kalor pada volume konstan;
5) Fluida kerja udara adalah dengan sifat gas ideal dan selalama proses,
panas jenis konstan.
Efisiensi siklus aktual jauh lebih rendah dibandingkan dengan siklus teiritis
karena berbagai kerugian pada operasi mesin secara aktual yang disebabkan
oleh beberapa kasus penyimpangan.
Sumber : Widodo, rahmat doni (2008:13)
Gambar 2.3 Siklus Ideal Motor Bakar 4
Langkah.
Keterangan:
0-1 : Pemasukan BB pd P konstan
1-2 : Kompresi Isentropis
2-3 : Pemasukan kalor pd V konstan
3-4 : Ekspansi Isentropis
4-1 : Pembuangan kalor pd V konstan
1-0 : Pembuangan gas buang pd P konstan
Gambar 2.4 Perbandingan Siklus Ideal dan Aktual Mesin Bensin
Beberapa penyimpangan dari siklus ideal terjadi karena beberapa faktor
yaitu:
a. Kebocoran fluida kerja karena penyekatan oleh cicin torak dan katup
yang tidak dapat sempurna;
b. Katup tidak dapat terbuka dan tertutup tepat pada saat TMA (Titik Mati
Atas) dan TMB (Titik Mati Bawah)karena pertimbangan dinamika
mekanisme katup dan kelembaman fluida kerja, kerugian itu dapat
diperkecil bila saat pembukaan dan penutupan katup disesuaikan
besarnya beban dan kecepatan torak;
c. Fluida kerja bukanlah udara yang dapat dianggap sebagai gas ideal
dengan kalor spesifik yang konstan selama proses siklus berlangsung;
d. Pada motor bakar yang sebenarnya, pada waktu torak berada di TMA
(Titik Mati Atas) tidak terdapat proses pemasukan kalor seperti pada
siklus udara. Pemasukan kalor disebabkan oleh proses pembakaran
antara bahan bakar dan udara dalam silinder;
e. Proses pembakaran memerlukan waktu untuk memulai pembakaran.
Pembakaran berlangsung pada volume ruang bakar yang berubah-ubah
karena gerakan torak. Dengan demikian, proses pembakaran harus
dimulai beberapa derajat sudut engkol sesudah torak kembali bergerak
kembali ke TMA (Titik Mati Atas) menuju TMB (Titik Mati Bawah). Jadi
pembakaran tidak dapat berlangsung pada volume dan tekanan
konstan. Kenyataan pembakaran tidak pernah terjadi pada kondisi
sempurna;
f. Terjadi kerugian kalor yang disebabkan karena perpindahan kalor fluida
kerja ke fluida pendingin terutama pada langkah kompresi, ekspansi dan
gas buang meninggalkan silinder, perpindahan kalor tersebut
dikarenakan perbedaan temperature antara fluida kerja dengan fluida
pendingin;
g. Terdapat kerugian energi kalor yang dibawa oleh gas buang dari dalam
silinder ke atmosfir sekitarnya. Energi tersebut tidak dapat dimanfaatkan
untuk melakukan kerja mekanik;
h. Terdapat kerugian energi karena gesekan antara fluida kerja dengan
dinding salurannya.
2.2. Unjuk Kerja Mesin OttoTujuan utama dalam menganalisa unjuk kerja adalah untuk memperbaiki
keluran kerja dan keandalan dari mesin. Pengujian dari suatu motor bakar adalah
untuk mengetahui kinerja dari motor bakar itu sendiri.
Parameter yang akan dibahas untuk mengetahui kinerja mesin dalam
motor empat langkah adalah:
1. Torsi (N.m);
2. Daya (HP);
3. Fuel Consumption (kg / hp.jam);
2.2.1.Torsi (T)Torsi merupakan gaya putar yang dihasilkan oleh poros mesin. Besarnya
Torsi dapat diukur dengan menggunakan alat dynamometer. Besarnya Torsi
dapat dirumuskan sebagai berikut:
= . . ………………………………………………(1)
Dengan
T = Momen gaya yang dihasilkan (N.m) I = ½ M.r2 = inersia roller (N/m2)α = percepatan sudut (rad/sec2)
2.2.2.Daya Efektif (Ne)Daya efektif merupakan daya yang dihasilkan oleh poros engkol untuk
menggerakan beban. Daya efektif ini dibangkitkan oleh daya indikasi yaitu suatu
daya yang dihasilkan torak. Daya efektif didapatkan dengan mengalikan Torsi (T)
dengan kecepatan anguler poros (ω) dengan persamaan sebagai berikut:= . = 60.75
.2.. = 716,2. ( )……………………………(2)
Dengan
Ne = daya efektif (HP)
1
T = Torsi (N m)
ω = kecepatan angular poros (rad. Detik-
1) n = putaran poros engkol (Rpm)
2.2.3 FC(Fuel Consumption)
Konsumsi bahan bakar (FC) menyatakan laju konsumsi bahan bakar
pada suatu motor bakar torak. Pada umumnya dinyatakan dalam jumlah massa
bahan bakar persatuan keluaran daya, atau dapat juga didefinisikan dengan
jumlah bahan bakar yang dikonsumsi oleh motor bakar untuk menghasilkan
tenaga sebesar 1 Hp dalam waktu satu jam. Semakin tinggi nilai FC maka
keekonomisan penggunaan bahan semakin rendah. Rumus konsumsi bahan
bakar sebagai berikut :FC= 3.6. . ………. (Kg/l)
Keterangan:
V = Volume (ml)
δ = massa jenis bensin (0,7356 Kg/l)
t = waktu (s)
2.3. Sistem PengapianSistem pengapian dalam motor bakar bensin merupakan piranti yang sangat
penting, karena pengapian merupakan suatu awal dari terciptanya usaha dalam
silinder. Saat pengapian harus dipilih sedemikian rupa sehingga motor
memberikan daya terbesar dan pembakaran berlangsung tanpa pukulan.
Penghentian pembakaran gas sebaiknya terjadi pada akhir langkah kompresi
atau sedikit sesudahnya. Ini disebabkan oleh pengembangan gas terbesar akibat
suhu tinggi harus terjadi pada volume terkecil, sehingga piston mendapatkan
tekanan besar.
Pembakaran terjadi di ruang bakar oleh busi yang memercikkan bunga api
selanjutnya api membakar campuran bahan bakar dan merambat keseluruh
ruang bakar dengan kecepatan tetap. Besarnya kecepatan ini biasanya antara 15
sampai 20 m/s dan disebut nyala api rata-rata (rate of flame propagation). Tetapi
pada kenyataannya ada waktu yang diperlukan antara saat percikan api dari busi
dengan
saat awal penyebaran api, hal ini disebut dengan keterlambatan pembakaran
(ignition delay).
Sistem pengapian pada motor bensi terdapat dua jenis, yaitu sistem
pengapian baterai (DC) dan sistem pengapian magneto (AC).
2.3.1.Sistem Pengapian CDI (Capacitor Discharge Ignition) - ACSistem CDI (Capacitor Discharge Ignition) - AC pada umumnya terdapat
pada sistem pengapian elektronik yang suplai tegangannya berasal dari source
coil (koil pengisi/sumber) dalam flywheel magnet (flywheel generator). Contoh
ilustrasi komponen-komponen CDI (Capacitor Discharge Ignition) - AC seperti
gambar: 2.4 dibawah ini.
Gambar 2.5 Ilustrasi Komponen CDI-AC
Pada saat magnet permanen (dalam flywheel magnet) berputar, maka akan
dihasilkan arus listrik AC dalam bentuk induksi listrik dari source coil. Arus ini
akan diterima oleh CDI (Capacitor Discharge Ignition) unit dengan tegangan
sebesar 100 sampai 400 volt. Arus tersebut selanjutnya dirubah menjadi arus
setengah gelombang (menjadi arus searah) oleh diode, kemudian disimpan
dalam kondensor (kapasitor) dalam CDI (Capacitor Discharge Ignition) unit.
Akibat induksi diri dari kumparan primer tersebut, kemudian terjadi induksi
dalam kumparan sekunder dengan tegangan sebesar 15 KV sampai 20 KV.
Tegangan tinggi tersebut selanjutnya mengalir ke busi dalam bentuk loncatan
bunga api yang akan membakar campuran bensin dan udara dalam ruang bakar.
Terjadinya tegangan tinggi pada koil pengapian adalah saat koil pulsa
dilewati oleh magnet, ini berarti waktu pengapian (Ignition Timing) ditentukan
oleh penetapan posisi koil pulsa, sehingga sistem pengapian CDI (Capacitor
Discharge Ignition) tidak memerlukan penyetelan waktu pengapian seperti pada
sistem pengapian konvensional. Pemajuan saat pengapian terjadi secara
otomatis yaitu saat pengapian dimajukan bersama dengan bertambahnya
tegangan koil pulsa akibat kecepatan putaran motor. Selain itu SCR pada sistem
pengapian CDI (Capacitor Discharge Ignition) bekerja lebih cepat dari contact
breaker (platina) dan kapasitor melakukan pengosongan arus (discharge) sangat
cepat, sehingga kumparan sekunder koil pengapian teriduksi dengan cepat dan
menghasilkan tegangan yang cukup tinggi untuk memercikan bunga api pada
busi.
2.3.2. Sistem Pengapian CDI-DC
Sistem pengapian CDI (Capacitor Discharge Ignition) ini menggunakan
arus yang bersumber dari baterai. Prinsip dasar CDI (Capacitor Discharge
Ignition) - DC adalah seperti gambar di bawah ini:
Gambar 2.6 Prinsip Dasar CDI-DC
Berdasarkan gambar di atas dapat dijelaskan bahwa baterai memberikan
suplai tegangan 12V ke sebuah inverter (bagian dari unit CDI). Kemudian inverter
akan menaikkan tegangan menjadi sekitar 350V. Tegangan 350V ini selanjutnya
akan mengisi kondensor/kapasitor. Ketika dibutuhkan percikan bunga api busi,
pick-up coil akan memberikan sinyal elektronik ke switch (saklar) S untuk
menutup. Ketika saklar telah menutup, kondensor akan mengosongkan
(discharge) muatannya dengan cepat melalui kumparan primaer koil pengapian,
sehingga terjadilah induksi pada kedua kumparan koil pengapian tersebut.
Jalur kelistrikan pada sistem pengapian CDI (Capacitor Discharge Ignition)
dengan sumber arus DC ini adalah arus pertama kali dihasilkan oleh kumparan
pengisian akibat putaran magnet yang selanjutnya disearahkan dengan
menggunakan Cuprok (Rectifier) kemudian dihubungkan ke baterai untuk
melakukan proses pengisian (Charging System). Dari baterai arus ini
dihubungkan ke kunci kontak, CDI (Capacitor Discharge Ignition) unit, koil
pengapian dan ke busi.
2.3.3. Proses Pembakaran Dalam Motor Bensin
Pudjanarsa dan Nursuhud (2008), dalam motor bensin, bahan bakar
umumnya disuplai oleh karburator dan pembakaran dimulai dengan penyalaan
elektrik yang diberikan oleh busi. Pembakaran ini akan terjadi dengan batas
tertentu pada perbandingan campuran bahan bakar dan udara. Batasan
pembakaran ini berhubungan erat dengan perbandingan campuran pada sisi
skala miskin dan kaya, bahwa panas yang dibebaskan oleh busi tidak cukup
untuk memulai pembakaran bila campuran bahan bakar dan udara melebihi
batas tersebut.
Mangesa (2009), loncatan bunga api terjadi saat torak mencapai TMA
sewaktu langkah kompresi. Saat loncatan bunga api biasanya dinyatakan dalam
derajat sudut engkol sebelum torak mencapai TMA. Pada pembakaran sempurna
setelah penyalaan dimulai, api dari busi menyebar ke seluruh arah dalam waktu
yang sebanding, dengan 20 derajat sudut engkol atau lebih untuk membakar
campuran sampai tekanan maksimum. Kecepatan api umumnya antara 10-30
m/dtk. Panas pembakaran pada TMA diubah dalam bentuk kerja dengan efisiensi
yang tinggi.
Pembakaran yang tidak sempurna jika campuran lebih gemuk dari
campuran teoritis untuk beban ringan, maka akan menghasilkan pembakaran
yang tidak sempurna. Dalam hal ini selain menyebabkan pemborosan bahan
bakar juga menimbulkan gas buang yang banyak mengandung karbon
monoksida (CO) yang beracun. Jadi campuran gemuk dengan perbandingan 1 :
12 sangat cocok untuk menghasilkan penyalaan dan pembakaran bila tenaga
maksimum diperlukan. Perbandingan campuran yang lebih kurus dari 1 : 15 akan
menghasilkan efisiensi yang rendah serta mengurangi pemakaian bahan bakar
jika pembakarannya stabil. Namun jika campuran terlalu kurus maka proses
pembakarannya akan berjalan lambat dan tidak stabil.
Syahrani (2006), pembakaran terjadi karena ada tiga komponen yang
bereaksi, yaitu bahan bakar, oksigen dan panas. Jika salah satu komponen
tersebut tidak ada maka tidak akan timbul reaksi pembakaran. Gambar 2.7
merupakan skema atau gambaran dari reaksi pembakaran sempurna, dimana
diasumsikan semua bensin terbakar dengan sempurna perbandingan bahan
bakar dan udara 1:14,7.
Bahan bakar + Oksigen + Panas
Pembakaran
Energi + Gas Buang
Gambar 2.7. Skema / gambaran pembakaran sempurna pada mesin bensin.
Perlu juga diketahui bahwa pada umumnya jika dilihat pada prakteknya
pembakaran dalam mesin sebenarnya tidak pernah terjadi pembakaran dengan
sempurna meskipun mesin sudah dilengkapi dengan sistem kontrol yang
canggih. Dalam mesin bensin terbakar ada tiga hal yaitu; bensin dan udara
bercampur homogen dengan perbandingan 1:14,7, campuran tersebut
dimampatkan oleh gerakan piston hingga tekanan dalam silinder 12 bar sehingga
menimbulkan
panas, kemudian campuran tersebut terbakar dengan panas yang dihasilkan
oleh percikan bunga api busi, dan terjadilah pembakaran pada tekanan tinggi
sehingga timbul ledakan dahsyat. Karena pembakaran diawali dengan percikan
bunga api busi maka mesin jenis ini disebut mesin pengapian busi.
Syahrani (2006), proses pembakaran mesin bensin tidak terjadi dengan
sempurna karena lima alasan sebagai berikut :
Waktu pembakaran singkat
Overlaping katup
Udara yang masuk tidak murni
Bahan bakar yang masuk tidak murni
Kompresi tidak terjamin rapat sempurna.
2.3. Koil
Koil merupakan bagian terpenting dalam pengapian pada sebuah mesin
karena koil merupakan komponen pengapian yang menentukan baik tidaknya
dalam proses pembakaran dalam ruang bakar. Koil difungsikan sebagai
pengubah arus tegangan rendah menjadi tegangan tinggi untuk menghasilkan
percikan bunga api pada busi dan dilihat dari sudut fungsinya koil merupakan
sumber nyata dari tegangan yang dibutuhkan dalam proses pembakaran. Koil
menghasilkan tegangan tinggi dengan prinsip induksi dimana tegangan listrik
pada baterai merupakan tegangan rendah 6 – 12 volt dan dinaikan sampai 5.000
– 25.000 volt.
Secara fisik koil dikontruksi mirip dengan trafo. Pada bagian tengah koil
berisi batangan logam yang dilapisi dengan inti besi, sekitar inti dan yang
terisolasi dililit dengan penyekat kumparan sekunder (tegangan tinggi) dengan
jumlah lilitan kawat tembaga yang sangat tipis dan lebih banyak dari kumparan
primer. Dibagian luar dari penyekat dan bagian yang terisolasi dililit penyekat
kumparan primer dengan lilitan kawat tembaga yang lebih besar, perbandingan
lilitan antara penyekat sekunder dengan kumparan primer adalah 60 sampai
dengan 150 lilitan.
Gambar 2.8. Skema koil.
2.4.1 Koil Standar
Koil pengapian ini digunakan untuk pengapian tegangan tinggi dan pada
sepeda motor, koil ini sering disebut dengan koil pengapian AC, dimana
sistemnya terjadi arus bolak balik. Guna mengurangi gangguan dari luar
krontruksi koil, maka koil tersebut dibungkus dengan plastik yang dicairkan dan
dilekatkan dengan konstruksi bentuk standar, seperti yang terlihat pada Gambar
2.15. berikut:
Gambar 2.9. Koil
2.4.2 Koil Racing
Koil racing memiliki bahan serta bentuk yang sedikit berbeda dengan koil
standar dimana koil ini sengaja diciptakan untuk menghasilkan tegangan yang
tinggi. Tegangan yang dihasilkan koil ini jauh lebih besar yaitu 10.000 – 25.000
volt. (Boentarto. 2002). Sehingga percikan yang terjadi pada busi jauh lebih
besar
dan kuat guna menyempurnakan proses pembakaran yang terjadi pada ruang
bakar.
Pada dasarnya koil racing dikontruksikan hampir sama dengan koil
standar. Tetapi koil ini memiliki bahan yang berbeda hal ini dapat dilihat pada inti
besi dan plastik pembungkus rangkaian yang jelas berbeda.
2.5. DinamometerDinamometer biasanya digunakan untuk mengukur torsi sebuah mesin.
Adapaun mesin yang akan diukur torsinya tersebut diletakan pada sebuah
testbed dan poros keluaran mesin dihubungkan dengan rotor dynamometer.
Prinsip kerja dari sebuah dynamometer dapat dilihat pada gambar 2.6. Rotor
dihubungkan secara elektromagnetik, hidrolis, atau dengan gesekan mekanis
terhadap stator yang ditumpu oleh bantalan yang mempunyai gesekan kecil.
Torsi yang dihasilkan oleh stator ketika rotor tersebut berputar diukur dengan
cara menyeimbangkan stator dengan pemberat, pegas, atau pneumatic.
Gambar 2.10 Prinsip Kerja Dinamometer
Torsi yang dihasilkan mesin adalah :=
Adapun daya yang dihasilkan mesin atau diserap oleh dynamometer
adalah hasil perkalian dari torsi dan kecepatan sudut:= 2 10−3
Dalam satuan SI, yaitu :
T = Torsi (Nm)
P = Daya (kW)
F = Gaya penyeimbang
(N) b = Jarak lengan torsi
(m) N = Putaran kerja
(rev/s)
Torsi adalah ukuran dari kemampuan sebuah mesin melakukan kerja
sedangkan daya adalah angka dari kerja yang telah dilakukan. Besarnya daya
mesin yang diukur seperti dengan yang didiskripsikan di atas dinamakan dengan
brake power. Daya disini adalah daya yang dihasilkan oleh mesin untuk
mengatasi beban, dalam kasus ini adalah sebuah brake.
Dalam pengujian mesin konsumsi bahan bakar diukur sebagai aliran massa bahan bakar per unit waktu (mf). konsumsi bahan bakar spesifik/specific fuel consumption (sfc) adalah laju aliran bahan bakar per satuan daya. Pengukuran ini dilakukan untuk mengetahui bagaimana efisiensi mesin dalam menggunakan bahan bakar untuk menghasilkan daya.
Efisiensi adalah perbandingan antara daya yang dihasilkan per siklus
terhadap jumlah energy yang disuplai per siklus yang dapat dilepas selama
pembakaran. Suplai energy yang dapat dilepas selama pembakaran adalah
massa bahan bakar yang disuplai per siklus dikalikan dengan harga panas dari
bahan bakar (QHV). Harga panas bahan bakar ditentukan dalam sebuah prosedur
tes standar dimana diketahui massa bahan bakar yang terbakar sempurna
dengan udara dan energy dilepas oleh proses pembakaran yang kemudian
diserap dengan calorimeter. Pengukuran efisiensi ini dinamakan dengan fuel conversion effieciency.
BAB 3. METODOLOGI PENELITIAN
3.1 Metode Penelitian
Metode yang digunakan dalam penelitian ini adalah metode
eksperimental, yaitu metode yang digunakan untuk menguji dan menemukan
variasi yang tepat terhadap penelitian yang sudah dilakukan dengan
menambahkan beberapa perlakuan variasi.
3.2 Waktu dan Tempat
Penelitian dilakukan di Bengkel MP2 SPEEDSHOP Jl. Cempaka No. 4
Blitar dan YAMAHA CENTRAL Jember. Waktu penelitian berlangsung selama 3
bulan yaitu dimulai dari bulan Februari 2013 sampai dengan bulan April 2013.
3.3 Alat dan Bahan3.3.1 Alat
Peralatan yang digunakan dalam pengujian adalah sebagai
berikut: 1. Motor Bensin 4 Langkah dengan spesifikasi sebagai
berikut:Ø Merk Mesin : Honda GL MAX 125Ø Type : GL MAXØ Siklus : 4 LangkahØ Pencampuran Bahan Bakar : KarburatorØ Jumlah Silinder : 1 SilinderØ Volum Langkah Total : 124 ccØ Diameter Silinder : 56 mmØ Panjang Langkah Torak : 49,5 mmØ Sistem Transmisi : Roda GigiØ Perbandingan Kompresi : 9,4:1Ø Pendingin : UdaraØ Berat Kendaran : 86 KgØ Negara Pembuat : JepangØ Tahun Pembuatan : 1996
Ø Torsi Motor : 12,08 Nm2. Motor Cycle Dinamometer dengan spesifikasi sebagai berikut:
Ø Merk Mesin : Rextor Sportdyno
Ø Type : Motor Cycle SP1/SP3 V3.3 Perlengkapan Pendukung:
- Terminal sensor dinamometer
- Sensor kecepatan putaran mesin
- Sensor kecepatan putaran roller dinamometer
2. Buret.
3. Gelas ukur
4. Stop wach.
5. Seperangkat Komputer.
6. Blower
7. Blander.
3.3.2 Bahan Penelitian
Bahan yang digunakan pada penelitian ini adalah Premium RON 88.
3.4 Variabel Pengukuran3.4.1 Variabel Bebas
Yaitu variabel yang bebas ditentukan oleh peneliti sebelum melakukan
penelitian, variabel bebas yang digunakan adalah sebagai berikut:
a. Variasi perlakuan
Variasi perlakuan yang dilakukan dalam penelitian ini yaitu:
1. Variasi penggantian tipe koil;
2. Variasi besar hambatan dan tegangan listrik
- Koil 1 ( 0,5 Ω, 14.000 Volt)
- Koil 2 (0,3 Ω, 25.000 Volt)
- Koil 3 (0,1 Ω, 40.000 Volt)
- Koil 4 (0,5 Ω, 16.000 Volt)
b. Putaran Mesin
Metode yang digunakan pada pengujian dengan menggunakan
dinamometer menginginkan putaran yang berubah secara cepat
sesuai dengan kemampuan mesin per putaran 1000 rpm dimulai
dengan 3000 rpm.
3.4.2 Variabel Terikat
Variabel terikat merupakan variabel yang besarnya tidak dapat ditentukan
sepenuhnya oleh peneliti, tetapi besarnya tergantung pada variabel
bebasnya. Penelitian ini mempunyai variabel terikat yang meliputi data-
data yang diperoleh pada pengujian motor bakar. Tujuan dari pengujian
motor bakar adalah untuk mengetahui unjuk kerja mesin tersebut dengan
menganalisa data-datanya yang meliputi:
a. Waktu pemakaian bahan bakar atau t (detik)
b. Torsi (N.m);
c. Daya efektif motor (brake horse power/bhp/Ne)
3.5 Prosedur Penelitian
Seluruh pengambilan data dilakukan diatas peralatan dinamometer dan
terlebih dahulu harus pemposisikan sepeda motor dengan roda belakang tepat
diatas Roller.
3.5.1 Penyusunan Alat Penelitian
Sebelum penelitian membeli 4 tipe koil. Kemudian diukur hambatan dan
tegangan tiap koil dengan koil tester. Setelah semua siap, dilakukan
pengecekan alat uji seperti buret, blower, kondisi mesin motor, dan
kondisi mesin uji (dinamometer) yaitu pada kondisi roller dinamometer.
3.5.2 Tahapan Penelitian
Tahapan yang dilakukan dalam pengujian adalah sebagai berikut:
a. Tahap Persiapan Pengujian
Setelah proses penyusunan peralatan dan motor uji sudah terpasang
dengan baik pada dinamometer maka dilakukan proses pengecekan
pada kondisi pemasangan motor, pengecekan terhadap alat ukur dan
sensor-sensor ukur yang terhubung pada terminal dinamometer serta
mencatat kondisi ruangan pengujian yaitu suhu dan kelembaban
udara ruangan.
b. Tahap Pengujian
Tahapan proses pengujian dapat diperinci sebagai berikut:
1. Mengatur dan mencatat jumlah volume bahan bakar pada tabung
ukur;
2. Rasio gigi yang dilakukan pengujian yaitu rasio gigi 5;
3. Menghidupkan mesin dan memposisikan percobaan pada rasio
gigi 5 dengan kondisi mesin standart;
4. Mengatur bukaan throttle hingga mencapai putaran 3000 rpm;
5. Menstart pengujian atau proses pengambilan data oleh mesin
dinamometer. Pengujian dilakukan dengan membuka throttle
hingga mencapai putaran 3000 rpm selanjutnya throttle dibuka
secara cepat hingga throttle terbuka penuh dan mencapai putaran
maksimal selanjutnya ditahan hingga dicapai putaran mesin
maksimal dengan batas 9000 rpm dan pengujian selesai;
6. Setelah mencapai putaran 9000 rpm pengambilan selesai
(memberhentikan proses pengambilan data pada mesin
dinamometer);
7. Mengulangi langkah 1 – 6 secara berurutan untuk koil 2, koil 3 dan
koil 4;
8. Mencatat konsumsi bahan bakar untuk setiap perubahan tipe koil
dengan mencari jumlah bahan bakar dan waktu yang dikonsumsi
selama penelitian.
c. Akhir Pengujian
Setelah proses pengujian atau pengambilan data selesai, langkah
yang selanjutnya adalah:
1. Mematikan semua alat elektronik yang dipergunakan selama
pengujian;
2. Melepaskan semua sensor-sensor serta perlengkapan lainnya dari
mesin uji;
3. Menurunkan motor uji dan memeriksa seluruh keadaan bagian
mesin uji (dinamometer) serta motor uji.
d. Pengolahan Data
Hasil dari pengujian akan diperoleh data sebagai berikut:
1. Putaran mesin (n);
2. Waktu konsumsi bahan bakar (t) rata-rata;
3. Torsi (T);
4. Daya efektif motor (Ne).
Dari data-data diatas, maka dapat dilakukan perhitungan untuk
mengetahui unjuk kerja motor bakar dalam bentuk grafik. Data
yang didapat berupa nilai sebagai berikut:
1. Torsi (T);
2. Daya efektif (Ne);
3. Pemakaian bahan bakar spesifik (SFC);
Putaran Variabel
Mesin Koil 1 Koil 2 Koil 3 Koil 4
(rpm)
Torsi (T)
Daya
Efektif (Ne)
FC
Tabel 3.1. Rasio Gigi 5
3.6 Diagram Alir Penelitian
Mulai
Studi Literatur,PengumpulanData dan Perumusan Masalah
Penyusunan Proposal
Persiapan:
- Persiapan Peralatan dan Kondisi Motor- Persiapan Bahan (Bahan Bakar Premium)- Persiapan Pengujian
Pengujian Pada Motor Bakar 4-Langkah dengan:
- Koil 1,Koil 2,Koil 3,Koil 4
3 KaliPengambilan Data
Analisa dan pengolahan data
Ya
Pembahasan
Kesimpulan
Selesai
Gambar 3.1 Diagram Alir Penelitian
Tidak
3.7 Skema Alat Uji
Skema susunan peralatan yang akan digunakan dalam penelitian adalah
sebagai berikut (Gambar 3.2).
B
D
A C
H
G F
J
Keterangan:
E I
Gambar 3.2 Skema Alat Uji
A. CPUB. Monitor KomputerC. Terminal dinamometer (Konversikan data dari sensor)D. BuretE. Bed dinamometerF. Motor UjiG. Roller dinamometerH. Tacho Meter (sensor rpm mesin)I. Tacho Meter (sensor rpm Roller)J. Selang Menuju Karbulator
DAFTAR PUSTAKA 26
Badrawada, I Gusti Gede. 2008. Pengaruh Perubahan Terhadap Prestasi Mesin Motor 4 Langkah, Jurnal Forum Teknik vol 32
Bell, A. Graham.2006. Four-Stroke Perfomence Tuning. Third Edition. California Haynes Publishing
Marlindo, Marlon dan Boentarto. Pengaruh Penggunaan CDI Racing Programmable dan Koil Racing Pada Surakarta. Mesin Sepeda Motor Standar. Universitas Sebelas Maret .
Prihardintama. Sakti. 2010. Pengaruh Durasi Noken As Terhadap Unjuk Kerja Honda Karisma Dengan Menggunakan Dua Busi. Surabaya : TA-ITS Pudjanarsa, A dan Nursuhud, D. 2008. Mesin Konversi Energi. Andi Press, Yogyakarta.
Syahrani, Awal. 2006. Analisa Kerja Mesin Bensin Berdasarkan Hasil Uji Emisi. SMARTex. Universitas Tadulako. Palu.Widodo, Rahmat Doni. 2008. “Buku Ajar Teknik Mesin Diesel”. Univeritas Negeri Semarang.